“AÑO DE LA INTEGRACION NACIONAL Y EL RECONOCIMIENTO DE NUESTRA DIVERSIDAD”FACULTAD DE INGENIERIA ESPECIALIDAD CIVIL DISEÑO DE UNA NAVE INDUSTRIALCON PUENTE GRUA CATEDRA : DISEÑO EN ACERO ING. FABIAN BRÑEZ, Alcides Luis CANORIO VASQUEZ, Waldo Vidal. CORTEZ CABALLERO., Eduardo Martin CATEDRÁTICO: ALUMNO S : CICLO : X HUANCAYO – 2012-I mas aun si esta cuenta con un puente grúa para la carga. donde se detalla los antecedentes.of2003) de donde se obtuvieron especificaciones sobre el DRIFT y algunos conceptos generales para el diseño de estructuras metálicas industriales.PRÓLOGO Con este trabajo aplicativo final se pretende presentar una información práctica y resumida para el diseño sísmico de una nave industrial con un puente grúa. El capitulo 2 trata de las consideraciones generales que se deben tomar en cuenta para el diseño. alcances y conceptos generales que serán usados para el Diseño Sísmico de una Nave Industrial con un Puente Grúa. fórmulas. desde uso de tablas. se describe el cálculo estructural sísmico de una nave industrial con un puente grúa mediante un análisis dinámico por combinación modal espectral para cada uno de las direcciones horizontales analizadas.030 para el diseño sísmico de estructuras metálicas. En este capítulo se trata de mostrar que el tema . siendo esta no específica para el diseño de naves industriales con puente grúa. es resultado del empleo de la norma peruana E. La información contenida en este trabajo. hasta su aplicación. El nombre del tema y título de este trabajo aplicativo responde a la amplia gamma del empleo de las naves industriales en los diferentes sectores de la industria peruana y extranjera. también el cálculo y verificación de los elementos estructurales importantes. descarga y traslado práctico de diferentes cosas o productos. norma norte americana (ASCE 7-05) y sur americana (NCh2369. de un software de diseño. objetivo. por lo cual se tomaron como apoyo algunas normas extranjeras como la norma europea (euro código 3). La estructura general del presente trabajo está dividida en 3 capítulos: El capítulo 1 es la introducción. primará el Sistema Internacional de Unidades. donde la viga principal del puente grúa como elemento estructural y como complemento de las naves industriales son muy solicitados en su conjunto en los diferentes sectores industriales y de esta manera estaríamos cumpliendo en forma integral el diseño y la construcción estructural de la edificación sin la contratación de terceros. donde se realizarán los cálculos por resistencia mecánica y por estabilidad.principal de este trabajo aplicativo final es el Diseño Sísmico de una Nave Industrial con un Puente Grúa. Con respecto al sistema de unidades. El capitulo 3 trata en forma particular del diseño de la viga principal tipo cajón del puente grúa. en este trabajo aplicativo final. De esta manera introductoria se quiere dar a conocer este trabajo aplicativo. pero también en algunos casos serán representados por el sistema ingles dado que la información referencial es americana (USA) y estando establecido tácitamente que en el mercado se trabaja con ambos sistemas . donde el problema será resuelto por el método de análisis dinámico mediante el empleo de una herramienta de cálculo estructural (sap2000 v14). ...1 Antecedentes……………………………………………………………………04 1..…………...…………35 CONSIDERACIONES Y RECOMENDACIONES……………………………....34 3..1 2...ÍNDICE Pág....…………………………...4 Definición de Nave Industrial con Puente grúa……...Calculo y verificación de la estabilidad…………………………….…………..04 1....36 CONCLUSIONES……………………………………………………………....3 Alcances…………………………………………………………………………06 1.13 Elementos de entrada para el diseño……….....2 2.14 Elementos de salida del diseño……………………………………………18 3: CALCULO ESTRUCTURAL DE LA VIGA PRINCIPAL TIPO CAPITULO CAJÓN………………………………………………………………………………………26 3.... CAPITULO 1:…………………………………………………………………….3 Consideraciones para el diseño……………......Calculo y verificación de la resistencia mecánica………………….…….42 ANEXOS .05 1....04 INTRODUCCIÓN……………………………………………….....…………………………06 CAPITULO 2: DISEÑO DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON PUENTE GRÚA………………………………………………………………………………….2 Objetivos…………………………………………………………………….………………………….1..2...39 BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………..13 2. . el cálculo estructural de la viga principal tipo cajón del puente grúa y de los elementos estructurales constitutivos de la nave industrial. En el sector minero las edificaciones con puente grúa son usadas para la protección de sus grandes instalaciones de las diferentes variaciones de climas y también son usados para los trabajos de montaje y desmontaje de sus equipos para realizar labores de mantenimiento.030 considerando un coeficiente de uso e importancia U=1 y será instalado en un parque industrial de Huancayo utilizando como herramienta de cálculo el sap2000 v14. . en la industria metal mecánica.. Este trabajo aplicativo final comprende el diseño sísmico de los elementos estructurales de la nave industrial.CAPITULO I INTRODUCCION 1.Antecedentes Las naves industriales con puente grúa son edificaciones muy utilizadas en los diferentes sectores de la industria peruana y extranjera como en la minería. El diseño estará basado según la norma E. Alcides Luis en el curso Diseño de Acero. en la industria siderúrgica y en las diferentes industrias alimenticias.1. 1. Mediante un puente grúa se puede realizar la carga. y conocimientos obtenidos durante la cátedra del ingeniero Fabian Brañez. descarga y traslado de diferentes materiales y equipos realizando movimientos horizontales y verticales en el espacio interior de la nave.2.Objetivo El objetivo general es realizar el Diseño Sísmico de una Nave Industrial con un Puente Grúa considerando desplazamientos prudentes con fines de protección. debido al ahorro que se tiene al salvar grandes claros. para esto se usan las grúas. por consiguiente se pueden construir estas naves en corto tiempo. el hermano mayor de las naves. El puente grúa es un tipo de aparato de elevación y transporte de carga con tres grados de libertad (x. que se usa como fábrica. En una nave industrial se necesitan grandes claros. también porque los elementos que forman las armaduras son ligeros. las cuales son muy fáciles de mover y rápidamente ponen los prefabricados.Definición de nave industrial con puente grúa Nave industrial es aquel “local o cobertizo destinado a almacén o en el que está instalada una industria”.3.z) compuesto por una viga principal simple o doble biapoyada sobre dos vigas carrileras elevados por las columnas de la edificación.. de tal manera que en la nave industrial se pueda operar sin obstáculos ni restricciones. a fin de lograr grandes espacios sin existencia de apoyos intermedios.1. Las naves industriales también se caracterizan por su economía. descrito como “cobertizo para aviones”. La nave industrial se caracteriza porque es un edificio grande. tampoco valdría la de hangar. trabajando así con mucha versatilidad. El movimiento longitudinal se lleva a cabo mediante la traslación de la viga . todo esto ayuda a la economía ya que se construyen estas naves en poco tiempo y con poca mano de obra.y. Una nave industrial es fácil y rápida de construir ya que la mayoría de los elementos son prefabricados.como las que albergan en ellas stocks o sus materias primas para trabajar necesitan espacios acondicionados con unas características propias a su tipo de negocio. con el techo alto y sin divisiones. se construyen en planta y solo en obra se colocan y se ensamblan. como granja o como almacén para resolver problemas operacionales de una industria. Pero ningún empresario compraría hoy esta aceptación para guardar su negocio. de una sola planta. así como el techo y cerramientos. Tanto las empresas que desarrollan su actividad en naves –fábricas–. Viga carrilera c). Viga principal e). Pórtico d).1): a). Como en el caso anterior la rodadura es para todos los casos de tipo acero sobre acero. Polipasto o mecanismo de elevación y trolley (carro) g).1. .principal sobre dos carros motorizados (carros testeros) que van instalados en ambos extremos de la viga principal y estos carros ruedan sobre las vigas carrileras elevadas.4..Componentes de la nave industrial con un puente grúa Se compone de las siguientes partes (Figura 1. la rodadura es por ruedas metálicas sobre carriles también metálicos. Instalaciones eléctricas del mecanismo de elevación y de los carros testeros. Columna con ménsula b). En su totalidad de los casos. 1. El movimiento transversal se realiza mediante el desplazamiento de un carro o trolley sobre dos carriles dispuestos sobre la viga principal. Carros testeros f). El movimiento vertical se ejecuta a través del mecanismo de elevación: polipasto. Figura 1.1 Nave industrial con Puente grúa y componentes Vista de una nave industrial del sector metal mecánico . . etc. etc. recogiendo las necesidades de cada especialidad. planimetría de losas. pisos. lluvia. particulares. SSEE. Eléctricas: luminarias. suelos. etc. detectores. montacargas.1. Arquitectura: cerramientos. Tener bien claro las dimensiones exactas de la nave donde será instalado el puente grúa para definir la longitud de la viga principal. bandejas. Mecánicas: puente grúa. Operacionales: dimensiones. desagüe. humedad. sismología. y otras necesarias a considerar en el diseño de la estructura: Ambientales: locación. Otros: alarma.CAPITULO II DISEÑO DE UNA NAVE INDUSTRIAL CON UN PUENTE GRÚA 2. sistemas contra incendios. donde se ubicará. etc. las condiciones climáticas. escaleras de acceso y alturas de almacenaje. etc. Es decir. cargas propias de instalaciones.CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO Es recomendable que como primera etapa del proceso se determinen los criterios de diseño para la estructura. nieve. etc. Acústicos y térmicos: aislamientos para cumplir con ECA y temperaturas de confort. condiciones de uso y aspecto. vientos. para las operaciones de mantenimiento barandillas. cargas . equipos HVAC. También definir el tipo de nave y tipo de puente grúa que necesita el cliente y que cumpla las necesidades de servicio. Instalaciones Sanitarias: agua. temperatura. megafonía. Considerar los elementos principales de seguridad en el diseño de puentes grúa. pendientes. carga del carro y polipasto (1. Poisson’s ratio: 0.76 Kg/mm2. también se considera un peso de 30 Kg/m2 sobre el techo (considerando techo liviano).0 m Altura de techo más bajo: 11.0 TM).030 Diseño sismo resistente E. Carga muerta (D): Peso propio de las estructuras. Normas a emplearse para el diseño: E.2003.0 m Capacidad de puente grúa: 10.0 TM Material de las estructuras: acero estructural ASTM A-36 Esfuerzo a la fluencia.pasarelas adecuadas. Fy = 36 Ksi =25. Conjuntamente con el Euro Código EC3. .0 m Longitud: 66. correas de techo (6.5 TM) y cerramientos de techo (4 Kg/m2). Modulo de elasticidad: E = 29000 Ksi = 21000 Kg/mm2.3. Dimensiones de la nave con puente grúa: Luz: 20.2.3 Kg/mm2.5 m Inclinación de techo: 11.3° Separación entre columnas: 6.020 Cargas E. 2. Esfuerzo a la tracción: Fu = 58 Ksi = 40. Manual AISC Cargas a considerar: Carga viva (L): carga nominal del puente grúa (10 TM).090 Estructuras metálicas Como apoyo.-ELEMENTOS DE ENTRADA PARA EL DISEÑO Esta nave será instalada en un parque industrial de Lima. la norma de Diseño Sísmico de Estructuras e Instalaciones Industriales NCh2369of. 2D + (0.1 TM).2. Considerando pórticos dúctiles en el eje “X” (R=9. Fuerza longitudinal en puente grúa: mínimo 10% de la carga nominal y el peso del polipasto (1.2 TM).3).5L C6: 0. Carga de viento (W): Para este diseño no se consideró la fuerza de viento.0E) Parámetros de sitio: Huancayo está situado en la zona 2 (Z=0.6L C3:1. Tp=0.(1. Cargas de impacto ocasionados por el puente grúa: adicionar 10% a la carga nominal. de acuerdo a las condiciones del sitio. C <=2.2D + 1. Tipo de suelo S2 (S=1. Requisitos generales: Categoría de la edificación: considerando edificación importante (U=1. Carga sísmica (Q): El diseño sísmico se hará mediante un análisis dinámico por combinación modal espectral. siendo preponderante el análisis sísmico.1E + 0.5L ó 0.5.4D C2: 1.2D + 1.5(Tp/T). donde se considerará una masa de 50% de la carga viva.3). Combinación de cargas según el método LRFD: C1: 1. Considerando arriostre tipo X en el eje “Y” (R=6).8W) C4:1.3W C5: 1.6) Factor de amplificación sísmica: C=2.5) .3W ó 1.9D +/. no existiendo en la ciudad de lima vientos considerables. Fuerza horizontal en puente grúa: en dirección al eje y considerar 20% de la carga nominal y del peso del polipasto ( 2.2D +/. R=6 C T Sa 2.176583 3.0011 DRIFTy Δh/ΔH 0.2 0.64 0.2 1.7 0.8 1.7 0.9 1.51 0.5 1.401374 2.ELEMENTOS DE SALIDA DEL DISEÑO En la tabla 2.0002 0.5 0.5 0.5 1.5 1.8 1.0002 0.401541 DRIFTx Δh/ΔH 0.946 Max 1.946 Max 0.07 1.0007 0.913 Max 0.9 1.0 0.4 1.9 1.0014 0.922 Max 0.4 1.0007 0.8 1.9 0.3 1.38 1.8 1.0007 0.54 0.6 2.3 1. Obteniendo valores menores a 0.3 1.9 0.9 1.9 0.3 2.5 0.21 1.5 0.0002 .6 0.004 que es lo mínimo permisible según el Euro código.97 1.1 0.1 1.0 0.5 0.61 2.0002 0.81 1.0 0.QUAKEy QUAKEx.9 1.401373 0.8 2.0 0.946 Max 0.3 0.QUAKEy QUAKEx.8 0.QUAKEy QUAKEx.60 0. Joint Text 3 8 13 18 23 28 33 38 43 48 53 OutputCase Text QUAKEx..61 2.QUAKEy QUAKEx.1 0.9 0.6 1.0 1.176582 0.QUAKEy QUAKEx.922 Max 0.6 2.8 0.7 0.5 0.4 1.QUAKEy QUAKEx.8 1.QUAKEy QUAKEx.1 1.C<=2.4 1.176582 3.946 Max 0.0007 0.0007 0. se muestran todos los puntos del nivel Z = 9.0014 0.0007 0.401373 0.8 1. nivel donde se encuentra instalado el puente grúa.5(Tp/T).61 2.0007 0.5 Sa=(ZUCS/R)g.0010 0.922 Max 0.0 1.176583 0. C<=2.QUAKEy StepType X Text Mm Max 0.6 2.1 1.2 1.Determinación del espectro de aceleración en las direcciones “x” e “y DIRECCIÓN “X” C=2.8 2.3 1.438 Y mm 0.0 1.913 Max 0.QUAKEy QUAKEx.88 1.037784 2.0010 0.3.QUAKEy QUAKEx.61 2.6 2.7 1.2 1.5(Tp/T).5 0.7 2.0002 0.48 DIRECCIÓN “Y” C=2.5 m.7 0.69 1.QUAKEy QUAKEx.2 1.6 1.5 Sa=(ZUCS/R)g.3 A.0007 0.4 1.4 2.2 1.5 2.0010 0.037784 2.6 2.0007 0.57 0.922 Max 0.8 0.3 1.1 0.5 1.8 2.9 1.9 1.0007 0. que es la norma como referencia adoptada.4 0.9 0.74 1.9 0.401374 2.7 1.0010 0.5 C T Sa 2.1 1.R=9.5 1.5 0.5 0.0 0. 0038 0.5 Correas techo 198 Tabla 2.0016 0.897 Max 2.7437 4.0022 0.897 Max 2.405904 0.QUAKEy QUAKEx.401869 0.0 10.QUAKEy QUAKEx.QUAKEy QUAKEx.0002 0.0022 0.403723 0.034 Max 2.0002 En la tabla 2.897 Max 2.897 Max 2.402629 0.407881 0.405904 0.QUAKEy QUAKEx.0002 0.0015 0.0002 0.0002 0.090 Max 5.0002 0.0002 0.401541 0.0013 0.401869 0.0002 0.402629 0.0002 0.3 B.QUAKEy QUAKEx.130 Max 2.0022 0.1331 35.403723 0.0002 0.034 Max 2.0002 0.0011 0.3595 Vigas amarre de columnas 68 Arriostre tipo X en techo y 192 paredes Columnas parte frontal 24 Columnas parte lateral y techo Viga carrilera Viga principal del puente 96 22 1 C150x50x15x2. los cuales serán calculados para su verificación por el método LRFD según el manual del AISC TABLE: Material List 2 .0002 0.0016 0.8 132.0016 0.QUAKEy QUAKEx. se muestran los elementos estructurales definidos por el sap2000.0013 0.748 Max 2.438 Max 1.130 Max 2.130 Max 2.403723 0.58 63 68 73 78 83 88 93 98 103 108 113 118 123 128 133 138 143 148 185 186 QUAKEx.402629 0.748 Max 2.0002 0.0002 0.0011 0.0011 0.0002 0.QUAKEy QUAKEx.034 Max 1.0015 0.0002 0.0016 0.0726 15.0 20.0002 0.0 520.QUAKEy QUAKEx.QUAKEy QUAKEx.QUAKEy QUAKEx.405904 0.0038 0.QUAKEy QUAKEx.3 B 1188 6.1066 5.9283 18.034 Max 1.438 Max 1.405904 0.438 Max 5.403723 0.0022 0.QUAKEy QUAKEx.QUAKEy QUAKEx.0013 0.090 Tabla 2.0002 0.QUAKEy QUAKEx.QUAKEy QUAKEx.402629 0.130 Max 2.0 1407.QUAKEy QUAKEx.3 A 0.748 Max 1.QUAKEy QUAKEx.0002 0.0013 0.QUAKEy Max 1.0002 0.0015 0.0002 0.0015 0.407881 0.4 77.By Section Property Section Text W10X19 WT4X9 W16X36 W16X45 W16X77 Puente Object Type Text NumPieces Unitless TotalLengt TotalWeigh h t M TM 384.401868 0.401541 0.QUAKEy QUAKEx.534 .401869 0.748 Max 1.401541 0.QUAKEy QUAKEx.QUAKEy QUAKEx. que estos pueden ser considerados como referencia para una proforma de construcción. siendo estos 96 TM y 70 Kg/m2 respectivamente.De la tabla 2.3 B podemos obtener el metrado como peso total de los elementos estructurales de la nave y el peso de acero por m2 construido.1. Para la determinación de los elementos estructurales se consideraron los esfuerzos máximos en las diferentes situaciones del puente grúa.3. 2. estos valores fueron obtenidos del análisis estructural con el sap2000 . considerando para el cálculo los valores y situaciones más críticos.Calculo de los elementos estructurales importantes que conforman la nave industrial..